蛋白质设施用户揭示RNA互补抑制Cas13活性的机制
时间 : 2021-01-28     

2021年1月20日,国家蛋白质科学研究(上海)设施用户中科院分子细胞科学卓越创新中心杨荟研究组、丁建平研究组和美国纪念斯隆凯特琳癌症中心Dinshaw J. Patel研究组合作在Molecular Cell杂志上在线发表文章——“Structural basis for self-cleavage prevention by tag:anti-tag pairing complementarity in Type VI CRISPR-Cas systems”。  

该研究揭示了目标RNA的anti-tag序列与crRNA重复区形成的RNA双链抑制Cas13a活性的分子机制。  
Cas13是近年来一种新兴的RNA编辑工具,在不改变基因组序列的前提下,可以进行RNA水平的敲低、RNA的定点编辑、RNA的定位等,在基因和RNA的功能研究、疾病诊断和靶向治疗等方面有巨大的潜力和应用前景。  

研究发现当目标RNA靶向序列的下游可以与crRNA重复区的3’端(tag)连续配对时,对Cas13a的活性有显著抑制作用,防止宿主细胞Cas13 系统的自我靶向,与tag区域配对的序列称为anti-tag。 

  
Anti-tag RNA的结合使HEPN结构域处于失活状态  

研究人员获得了含有8nt长度anti-tag序列的RNA与LshCas13a复合物的冷冻电镜结构,发现目标RNA的靶向区与crRNA间隔区形成RNA双链,同时目标RNA的anti-tag序列与crRNA的tag区形成的RNA双链。  

与已有结构的比较发现,含有anti-tag序列的目标RNA的结合,引起Cas13a结构域的相对移动,使Cas13a呈现出与正常目标RNA装载前后均不相同的构象。Tag:anti-tag双链的形成,阻碍了HEPN结构域活性中心关键氨基酸的靠近,使HEPN结构域保持失活状态,从而抑制Cas13a对目标RNA和周围环境中RNA的切割活性,进而影响在大肠杆菌细胞RNA干扰的效果。  

国家蛋白质科学研究(上海)设施BL18U1线站及BL19U1线站,上海光源BL17U1线站工作人员为其X射线晶体学衍射数据收集提供了及时有效的支持。电镜分析系统为电镜样品制备、数据收集提供了强有力的技术支持和机时保障。  
                                                                                                                                                  (蛋白质设施上海提供)